| 目的 | 把實驗用於日常生活中, 以不同來源的水質樣品作材料,檢測水中微生物的數目與種類,並由培養結果中觀察各種細菌的菌落型態。由單一個細菌分裂,繁殖而形成的細菌族群稱為菌落(colony),不同種類的細菌所形成的菌落形態也各不相同,其形態指標包括菌落的大小、顏色、氣味、表面光滑或粗糙、邊緣平整或呈鋸齒狀,是否有黏液。因此同學們可以從中了解表面的巨觀判斷與顯微鏡下的觀察作一比較。 |
| 原理 | 本實驗主要是希望同學學習和熟悉生命科學實驗中最基本的微生物操作技術與方法,了解滅菌、無菌操作、分離方法、純系培養、染色鑑定與計數的方法。這些技術將是未來微生物學、分子生物學等等實驗的基礎。 |
| 材料 / 設備 / 藥品 | Bacto-tryptone Bacto yeast extract NaCl |
| 步驟 | 1. 樣品水洗以振盪混合器(vortex mixer)搖勻。 2. 以pipetman(微量吸管)吸取0.1ml的水滴在培養基上。 3. 浸在酒精中消毒的抹棒先滴掉大部分酒精,再以火焰燒去剩餘的酒精。 4. 抹棒放涼後,把培養基上的水液塗抹均勻。 5. 在培養皿底部標明組別及水的樣品來源。 6. 培養皿的底部朝上,在32℃培養,隔日觀察。觀察項目包括培養皿上的菌落數與菌落形態。 7. 有興趣的同學取不同菌落的細菌作成抹片後,染色觀察。(方法如第一部分所述) |
| 目的 | 細菌的分離與鑑定 |
| 原理 |
1884年丹麥醫生Gram發明 Gram-Staining,至今仍為鑑別細菌之最重要方法。依據 Gram-staining我們可將細菌分為兩類,一為Gram-positive,一為Gram-negative。 其染色原理至今未明,推測其與此二類細菌之細胞壁結構有重大關係。說法有二: |
| 材料 | 生物材料:Escherichia coli及Deinococuus SP. |
| 設備 | 離心機 光學顯微鏡 |
| 藥品 |
(a)固定細胞用:5% Formalin(HCHO)in LB medium (b)染色用: (ii) Mordant (iii) Decolorizing Solvent (iv) Counter stain 0.25g Safranin O in 9.75ml 95% Ethanol |
| 步驟 | 1. 收穫細胞。(用離心的方法) 2. 將細菌細胞重新懸浮於43.2ml不含yeast extract之LB培養液中,待細胞散置均勻後再倒至另一已有6.8ml,37%HCHO之燒瓶中,充分搖晃燒瓶使HCHO作用完全而均勻。 3.5-15分鐘後,將HCHO固定液清洗乾淨,使細胞再度懸浮於蒸餾水中。 4. 用移植針沾一點細胞懸浮液抹在載玻片上,抹上1cm的薄片(1)。 5. 風乾後,細菌標本朝上,迅速通過酒精燈火焰數次,使細菌抹片。固定在載玻片上。 6. 染色時先在抹片上滴一滴Crystal violet staining,1分鐘後以蒸餾水慢慢洗去,並用吸水紙吸乾水分。 7. 在抹片上再滴一滴iodine mordant,1分鐘後以蒸餾水慢慢洗去,亦用吸水紙吸乾水分。 8. 將載玻片浸泡於95% Ethanol中,並在其中慢慢晃動,30秒後拿出,用吸水紙吸乾。9. 滴一滴counter stain在抹片上,10秒後用蒸餾水慢慢洗至廢水無色,隨後用水吸乾在光學顯微鏡下觀察。 |
| 目的 | 本實驗中,同學僅操作前者,後者由助教示範操作。其原因為由前者同學們除了可以學得計數方法外,亦可粗略得知無菌操作及細菌培養的技術。 |
| 原理 |
十八世紀末,固態培養基的使用,使人們從此能夠用Colony counts的方法較準確的計算樣品中各種微生物的數量。這個方法的理論基礎為,每一個單一的微生物細胞在適當的固態培養基上都可以形成一個清晰易辨識的群落。 (一)我們選擇的培養基適不適合 除了colony count method外,如今利用coulter counter亦能準確而快速的計算細胞數目,其計算原理如附錄所示。二者各有優劣點,前者操作步驟繁複、耗時,但能精確的表示出培養液活菌的數目;後者操作簡便,但它是以粒子大小作為計數根據,因此無論死菌活菌都會被算進去。所以研究者可依所需使用不同的計數方法。 |
| 材料 | Escherichia coli |
| 設備 | 振盪器、無菌操作台、培養箱 |
| 藥品 | 化學藥品: (a)培養細胞用:LB培養液 (b)稀釋液:0.1% NaCl水溶液 (c)塗布細胞用固態培養基:LB培養液+3%Agar |
| 步驟 | A.製備固態培養基 將15∼20ml 已滅菌且溫度降至50℃左右之含3% Agar的LB培養基,倒入無菌的培養皿(Petri dish)中。為使水氣蒸散,隨後我們將凝固了的培養基倒置於25∼35℃的恆溫箱中18至24小時。 B.稀釋微生物 |
| 目的 | 瞭解引起種子休眠的因素及打破種子休眠或縮短種子休眠期,以促進種子萌芽。 |
| 原理 | (一) 種子萌芽的條件: *水分充足*氧氣充分*溫度適宜30∼40℃*光線適當*促進劑高於抑制劑。 種子萌芽時需有充分水分及氧氣,進行呼吸作用放出能量;當溫度適宜時可提早種子萌芽。光線對於種子萌發有甚大影咨,有的可促進萌芽,有的則抑制萌芽,如萵苣種子對光具敏感性。 (二) 種子休眠原因; (1) 種皮原因:可能由於種皮太厚、太堅硬,以致不透水、不透氣,而阻礙細胞代謝。可劃破種皮,或強酸處理,以促進萌芽。 (2) 胚原因:當胚完全發育時,萌芽作用始能發生。若胚不成熱,即偵在各種良好萌發條件下,亦不會萌芽。胚未成熟的種子可利用後熟作用,或低溫處理,加速種子成熟。 (3) 有阻礙物質:有些果實中也含有抑制萌芽的物質或因其外圍之物質而得不到充分的水分;可利用揉破或敲破其果實外之黏狀物。這類物質廣泛存在於植物界;諸如Coumarin,Parascobic acid,Phthalids,Ferulic acid,Dehydroacetic acid 等皆屬天然抑制劑。 |
| 材料 | 蠶豆,絲瓜種子 120顆 蘿蔔種子 200顆 濾紙 1張 木瓜 l個 蕃茄 2個 |
| 設備 | 刀片, 培養皿, 保溫箱, 冰箱 |
| 藥品 | 硫酸 lOml |
| 步驟 |
打破各種植物種子休眠的有效法各不相同,茲將一般常用之方法略述如下 : (1)各種不同處理對於硬皮種子發芽的影響:取120顆蠶豆、絲瓜等種子浸水過濾,從中選擇30顆未膨脹的種子,將其視作"硬皮種子"。以10顆為1組,分別處理如下: (2)低溫或交替溫度促進胚成熟: (3)光: (4)從種子中移去天然抑制物後對於發芽之影響: (5)天然抑制劑抑制種子萌芽: |
| 目的 | 探測種子萌芽時,內部貯藏的澱粉、蛋白質、脂肪等物質水解轉變的情形。 |
| 原理 |
種子吸水後內部水解酵素(hydrolase)急增;如澱粉脢、蛋白脢、脂肪脢等將所貯藏的澱粉、蛋白質、脂肪等都被水解成葡萄糖、胺基酸以及脂肪酸和甘油。這些水解後的物質逐漸轉移到胚中,以供給胚的成長。 本實驗是利用組織化學檢定法 (Histochemical test)來追蹤澱粉種子,蛋白質種子及脂肪種子在萌芽過程中其內部所貯藏物質的變化情形。 |
| 材料 / 設備 / 藥品 | 水稻種子(或其他澱粉種子) 100顆 培養皿(13cm) 2個 花生種子(或其他脂肪種子) 100顆 濾紙(或衛生紙) 1包 黃豆種子 100顆 棉花 1包 I2-KI液 l0ml �皕鱉� l台 米倫氏(Millon)試劑 l0ml 顯微鏡 1台 蘇丹III?(Sudan III) l0ml 載玻片 數片 H2SO4(10%) lml 蓋玻片 數片 註:米倫氏試劑:l0ml水銀加188m1濃硝酸,若難溶則加熱,此步驟必須在通風罩(Hood)上進行或在室外;溶解後加兩倍體積的蒸餾水稀釋之,靜置,取上澄液。 |
| 步驟 | (1)取三個培養皿,先舖上一層棉花,再加濾紙並加蒸餾水使其充分潮濕後,分別放入 80∼100粒水稻種子,花生種子及黃豆種子;將培養皿置25℃�皕鱉鼎庛m實驗室中發芽,但必須置於暗處。 (2) 數天後,做發芽前子葉從子葉鞘長出各階段的切片,用I2-KI檢查澱粉粒的存在。用蘇丹III染色檢查油滴的存在,用米倫氏試劑觀察蛋白質消失的情形,以「+,-」符號表示各物質存量的多寡: 完全沒有時記「-」;存在與否很難分辨記「土」僅含一點點記「+」較多一點記「++」;存在很多記「+++」,依次類推。 (3) 說明各種物質貯存量的變化,繪圖表示水稻、花生、黃豆萌芽前子葉從子葉鞘長出之各階段形態上的變化;並標明各部位的名稱,註明蛋白質、脂肪和澱粉存在的位置與存量的變化。 (4) 檢查澱粉、蛋白質、脂肪之方法: (a) 澱粉:加入l滴I2-KI於植物切片上,靜置2分鐘,若呈藍紫色,則為有澱粉存在。 (b) 蛋白質:取二滴米倫氏試劑滴在放置有植物切片的載玻片上,徐徐加熱,必要時加一滴1O%H2SO4,若呈紅色出現,表示含有蛋白質。 (c) 脂肪:加入l滴蘇丹III於植物切片上;見紅色色素呈現在植物切片的情形。 |
種子萌芽與酵素的作用 -- 澱粉水解脢(Amylase) 之表現
| 目的 | 藉由觀察種子發芽過程中澱粉水解脢的表現情形,了解澱粉轉換成醣類過程中酵素的作用。 |
| 原理 | 種子萌發過程的不同時期裡,澱粉水解脢會在不同部位陸續表現的情形,藉由觀察種子切片的各個部位如果有澱粉水解脢的表現,將會分解緊貼在澱粉膠盤中的澱粉而成為不會呈色的醣類,其餘沒有被水解脢作用的部分則會呈色。因此可由澱粉和碘溶液的成色現象,觀察澱粉水解脢在種子各部位表現的位置。 |
| 材料 | 花豆或其他種子 |
| 設備 | 培養皿、單面刀片、小鑷子 |
| 藥品 | 澱粉(配置1.5%的澱粉膠) 碘溶液(I2/KI) |
| 步驟 | 1.實驗課之前三∼四天,即開始按日陸續將一∼二粒種子泡水或溼潤,促使其開始萌發,因此在實驗課進行之時即可以得到不同萌發程度的種子。 2.將不同時間萌發的種子和發芽的子葉,按照不同切面(橫切和縱切)以徒手切片的方式,切成數個薄片。 3.將所有的種子切片按照順序排列在事先一∼二日配置完成的澱粉膠盤中,並記錄其相關位置。 4.靜置10∼15分鐘之後,將所有的種子切片移到另一個玻片或是白紙之上。5.滴數滴碘液於澱粉膠培養皿之上,讓碘液可以佈滿培養基的程度,輕輕搖晃1∼2分鐘。 6.小心的以水沖掉碘溶液。 7.觀察染色與不染色的部位,對照種子切片的相對位置,觀察與記錄結果,並分析不同時間澱粉水解脢表現部位的變化。 |
顯微技術與生態學 -- 以耳石顯微分析技術探討洄游性蝦虎的生活史
| 目的 | 訓練同學熟悉各式光學顯微鏡、解剖顯微鏡的使用方法和操作 |
| 原理 |
耳石簡介: 耳石除了在生理上負責魚體的平衡感覺以外,Pannella在1971年發現耳石中具有規律的日週期沈積的顯微結構之後,耳石的技術已廣泛地運用在魚類的生活史、成長速率等的研究中。我們可將魚飼養在含tetra-cycline的水中數個小時至一天,tetracycline會與魚體內血液中鈣離子結合,而一起沈積在耳石中,再藉由UV光的激發便可在螢光顯微鏡中觀察到黃綠色螢光反應的一圈,以此方法我們便可在耳石做上標識,觀察其沈積數率,大吻蝦虎的耳石便是經此方法證明為一天沈積一輪。另外經由分析耳石中的成分我們可以回推此魚過去的某些生活環境,例如在海洋生長的魚類其耳石中的鈣元素會被海水中微量的同族元素鍶所取代而一起沈積到耳石中,因為鍶的原子半徑與電子雲分佈與鈣原子最為接近。然而因為淡水中沒有鍶,因此我們若分析大吻蝦虎耳石中的鍶鈣比的變化,便可知道此魚在海洋與淡水河川中各自生長的時間有多久。 |
| 材料 | 蝦虎魚 |
| 設備 | Pipetmen 光學顯微鏡 解剖顯微鏡 |
| 藥品 | L. R. White |
| 步驟 |
(1) 形質測量 用游標尺或是顯微鏡顯微測量法量取蝦虎魚全長(從吻端到尾端)、頭長(吻端至鰓裂末端)、背鰭和臀鰭鰭條數、眼徑。若蝦虎魚標本彎曲,則用手將它扶直後再行測量。
(2) 解剖 (3) 包埋(在抽氣櫃中操作) (4) 研磨與拋光 將包埋成塊材之耳石用熱熔膠固定在載玻片上,距耳石較近之表面向上。先以 600 號之砂紙將 L. R. White 磨去,之後再用
2000 號砂紙將耳石磨去一半直到耳石的中心點出現在平面上,再以絨布加拋光液將表面處理光滑。因耳石很小不易看見,故一邊研磨時必須以解剖顯微鏡和光學顯微鏡輔助觀察之,以確定研磨到何處了。此步驟為整個實驗中最技術性也最容易失敗的地方,尤其耳石很小,很容易一下子便將整顆耳石磨掉,故必須時時以顯微鏡觀察已經磨到何處了,請各位要有耐心慢慢磨,否則實驗就要重來一遍了,祝君好運!
(5) 腐蝕 (6) 以掃描式電子顯微鏡計數輪數 耳石樣品準備好之後,助教會將各組樣品集合在一起、鍍金等前序作業完成後,將安排學生觀摩掃描式電子顯微鏡(SEM, Scanning Electron Microscope)和電子微探分析儀(EPMA, Electron Probe Microanalyzer)的操作。 |
| 目的 | (一)訓練同學熟悉生態環境的變化與生物之間的關係; (二)生態學知識之吸收及基本實驗儀器的操作; (三)生態資料的分析與討論; (四)了解週遭生態環境保護的重要 |
| 原理 |
環境與水質的關係探討環境與水質的關係基本上有三項課題; 就水質的各因子而言,各項物理性和水化學性的項目均是和環境息息相關。例如水中溶氧量(DO, Dissolved Oxygen)和水溫、水中藻類和水生植物的數量、水中動物的數量、水流狀況、水表面接觸空氣的程度或是風的速度等等因子都有關係;水中酸鹼度(pH)和雨水、地表植物特性,土壤特性、周邊排入水以及水中動植物的代謝狀況等等都有密切關係;水溫又和水源種類(雪水、雨水或是泉水)、地表溫度和日照等等因子有關。這些環境因子和生活其間的生物有著密不可分的關係,例如清大校園內的許多湖泊在最近經常可以看到許多魚類耐不住低水溫(因為是熱帶引進的魚種)而暴斃,過多的魚群因為水中溶氧量不足,而集體的浮頭的情形也經常可見。環境中許多生物和人類生活的品質也有息息相關的密切性,例如數年前清華校園裡成功湖裡的浮游生物,突然的異常繁生,導致水質變化和發生嚴重的臭味,污染到周邊活動的人和附近居民的生活品質。這個問題和偶而許多湖泊或是水道裡的魚類大量死亡所造成的污染,是學校生態環境裡的大家所關心的話題。這樣的問題在這幾年裡似乎每年都會發生幾次,也讓大家談論不已,所以如何了解問題之所在也是一件刻不容緩的事情。 |
| 設備 | 溫度計 pH測定儀 溶氧測定儀 微電腦自動溫度與光照度記錄器 |
| 步驟 | 1. 儀器校正所有的儀器使用前必須進行校正,溫度計如有需要則以冰點和沸點做兩點校正,pH測定儀則以標準溶液做兩點校正,溶氧測定儀則以飽和溶氧水蒸氣或定溫的水做校正。 2.採樣A. 測量湖泊水溫、透明度、酸鹼值、電導度、溶氧量及氣溫。 (a)水溫、酸鹼度、溶氧量均以攜帶型儀器現場測定。水溫與光照度記錄器則以讀取器讀取資料帶回實驗室分析。 (b)透明度以標準透明板現場測量。 (c)水色以目視比色記錄之。 B. 撈取植物性、動物性浮游生物: (a)植物性及動物性浮游生物係利用No.25微細浮游生物網撈取為主,如有特殊微細藻類則採用15μ網目的極微細浮游生物網撈取之,以做為定性分析之用。 (b)定量法則以汲取一定量的水樣(一公升)並用複方碘固定液沈澱各種藻類,再帶回實驗室中以濾紙過濾之後再利用顯微鏡檢測之。各種生物均需同時拍照及錄影記錄。鑑定所需相關圖鑑均存放於實驗室之中,個人可選彈性時間前來進行實驗分析的工作。 C.水質分析之各項檢測結果均需填入報表中。 D.每星期之分析檢驗結果均需列入各組的實驗結果報告之中。 E.當週值日同學請記錄該週每一天的天氣狀況,諸如降雨時間(何時與多久?)、雨量、颳風(強弱)、晴雨雲等情形。 |